Asam sulfat (H₂SO₄) adalah salah satu senyawa kimia industri yang paling penting di dunia. Dikenal sebagai "raja bahan kimia", aplikasinya sangat luas, mulai dari produksi pupuk, pengolahan logam, sintesis bahan kimia organik, hingga sebagai elektrolit dalam baterai. Tingkat kepekatan asam sulfat sangat bervariasi, dan asam sulfat pekat memiliki konsentrasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan asam sulfat encer. Artikel ini akan membahas secara mendalam tentang proses pembuatan asam sulfat pekat, namun perlu diingat bahwa aktivitas ini sangat berbahaya dan hanya boleh dilakukan oleh profesional terlatih di lingkungan laboratorium yang terkontrol dengan peralatan keselamatan yang memadai.
Metode utama yang digunakan untuk memproduksi asam sulfat dalam skala industri adalah Proses Kontak. Proses ini telah berkembang selama lebih dari satu abad dan merupakan cara paling efisien untuk menghasilkan asam sulfat dengan kemurnian tinggi dan berbagai konsentrasi. Proses Kontak terdiri dari beberapa tahapan utama:
Tahap pertama adalah menghasilkan gas sulfur dioksida. Ini biasanya dilakukan melalui pembakaran sulfur elemental atau pemanggangan bijih sulfida, seperti pirit (FeS₂).
S (padat) + O₂ (gas) → SO₂ (gas)
4FeS₂ (padat) + 11O₂ (gas) → 2Fe₂O₃ (padat) + 8SO₂ (gas)
Gas SO₂ yang dihasilkan kemudian dimurnikan untuk menghilangkan pengotor seperti debu, arsenik, dan selenium, yang dapat meracuni katalis di tahap selanjutnya.
Tahap ini adalah jantung dari Proses Kontak, di mana sulfur dioksida dioksidasi lebih lanjut menjadi sulfur trioksida menggunakan katalis. Reaksi ini bersifat eksotermik dan reversibel:
2SO₂ (gas) + O₂ (gas) ⇌ 2SO₃ (gas)
Reaksi ini biasanya dilakukan pada suhu antara 400-450 °C dengan katalis vanadium pentoksida (V₂O₅) yang didukung oleh silika atau alumina. Katalis ini sangat penting karena memungkinkan reaksi berjalan dengan kecepatan yang layak pada suhu yang menguntungkan kesetimbangan.
Konverter kontak modern memiliki beberapa lapisan katalis (biasanya 4-5 lapisan) yang dipisahkan oleh ruang antar-lapis. Udara atau oksigen tambahan disemprotkan di antara lapisan-lapisan ini untuk mendorong kesetimbangan ke arah produk (SO₃) dan mengontrol suhu reaksi karena sifatnya yang eksotermik. Efisiensi konversi SO₂ menjadi SO₃ biasanya mencapai lebih dari 99,5%.
Sulfur trioksida yang dihasilkan sangat reaktif dan tidak dapat langsung dilarutkan dalam air karena akan membentuk kabut asam sulfat yang sulit diserap. Sebaliknya, SO₃ diserap dalam asam sulfat pekat yang sudah ada (biasanya 98-99% H₂SO₄) untuk membentuk oleum (juga dikenal sebagai asam sulfat berasap atau H₂S₂O₇).
SO₃ (gas) + H₂SO₄ (cair) → H₂S₂O₇ (cair)
Penyerapan ini dilakukan dalam menara penyerapan bertekanan tinggi yang dilapisi dengan bahan tahan asam. Keberhasilan tahap ini sangat bergantung pada temperatur yang terkontrol dan konsentrasi asam sulfat yang digunakan.
Untuk mendapatkan asam sulfat pekat dengan konsentrasi yang diinginkan (biasanya 98% atau lebih tinggi), oleum kemudian diencerkan secara hati-hati dengan menambahkan air murni.
H₂S₂O₇ (cair) + H₂O (cair) → 2H₂SO₄ (cair)
Penambahan air harus dilakukan secara perlahan dan terkontrol karena reaksi ini sangat eksotermik dan dapat menyebabkan pendidihan serta percikan asam. Pengenceran yang tepat memastikan konsentrasi akhir sesuai dengan spesifikasi produk.
Asam sulfat pekat (sekitar 98%) memiliki sifat dehidrasi yang sangat kuat, artinya ia dapat menarik molekul air dari senyawa lain. Sifat ini dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi, seperti:
Selain itu, asam sulfat pekat juga berperan sebagai agen pengoksidasi yang kuat pada suhu tinggi.
Sekali lagi, menekankan pentingnya keselamatan adalah krusial:
Proses pembuatan asam sulfat pekat melibatkan reaksi kimia yang kompleks dan penanganan bahan kimia berbahaya. Memahami prinsip-prinsip di balik Proses Kontak dan mematuhi protokol keselamatan yang ketat adalah kunci untuk melakukannya dengan aman dan efektif. Sekali lagi, artikel ini bersifat informatif dan tidak dimaksudkan sebagai panduan praktis untuk dilakukan di luar lingkungan laboratorium profesional yang terkontrol.